土力学试验指导书(自编)

1土力学试验指导书实验一密度试验一、概述土的密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。二、试验方法及原理试验方法：环刀法环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。环刀法操作简便且准确，在室内和野外均普遍采用，但环刀法只适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。三、仪器设备（1）环刀；（2）天平；（3）切土刀、钢丝锯、凡士林等。四、操作步骤（1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量1m。（2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。（3）环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹），然后擦净环刀外壁。2（4）将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量2m。五、成果整理按下式计算土的密度：VmmVm12式中—湿密度（g/cm3），精确至0.01g/cm3；m—湿土质量（g）；2m—环刀加湿土质量（g）；1m—环刀质量（g）；V—环刀容积（cm3）。六、注意事项①密度试验应进行2次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；②密度计算准确至0.01g/cm3七、试验记录密度试验记录表（环刀法）试样编号环刀号环刀质量1m（g）环刀加湿土质量2m（g）湿土质量（g）环刀容积（cm3）密度（g/cm3）平均密度（g/cm3）3实验二含水量试验一、概述土的含水量是指土在温度105～110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。含水量是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水量的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水量还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。二、试验方法及原理含水量试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。在此仅介绍烘干法。烘干法是将试样放在温度能保持105～110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水量的标准方法。三、仪器设备①烘箱：采用电热烘箱；②天平：称量200g,分度值0.01g；③其他：干燥器，称量盒。四、操作步骤（1）取铝盒，在天平上称铝盒的质量0m,精确至0.01g。（2）用铝盒取代表性试样，粘性土为15～30g，砂性土、有机质土为50g，放入质量为0m的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量1m，精确至0.01g。（3）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105～110℃的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小4时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65～70℃的恒温下烘至恒量。（4）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量2m，精确至0.01g。五、成果整理用下式计算土的含水量：%1000221mmmm＝式中—含水量（%），精确至0.1%；1m—称量盒加湿土质量（g）；2m—称量盒加干土质量（g）；0m—称量盒质量（g）。六、注意事项（1）计算准确至0.1%；（2）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。含水量（%）小于1010—40大于40允许平行差值（%）0.51.02.0七、试验记录含水量试验记录试样编号盒号盒质量（g）盒加湿土质量（g）盒加干土质量（g）湿土质量（g）干土质量(g)含水量（%）平均含水量（%）5实验三颗粒分析试验一、概述颗粒分析试验就是测定土中各种粒组所占该土总质量的百分数的试验方法，可分为筛分法和沉降分析法。其中沉降分析法又有密度计法和移液管法等。对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛分法来测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用沉降分析方法来测定。这里我们仅对筛分法进行介绍。二、试验方法及原理筛分法就是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的该土总质量的百分数。筛分法是测定土的颗粒组成最简单的一种试验方法，适用于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土。三、仪器设备1、标准筛；2、天平；3、振筛机；4、量筒、瓷盘、不锈钢勺等。四、操作步骤（1）从风干松散的砂土中，取代表性的试样并称重。（2）将试样倒入依次叠好的标准筛的最上层筛中，进行筛析。置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为10～15min。（3）按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至0.1g。五、成果整理1、计算小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比2、制图6以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，以颗粒粒径为对数横坐标，在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。3、计算不均匀系数：1060ddCu式中uC—不均匀系数；60d—限制粒径，在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量60%的粒径；10d—有效粒径，在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量10%的粒径。4、计算曲率系数：1060230dddCc式中cC—曲率系数；30d—在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量30%的粒径。六、试验记录颗粒分析试验记录（筛分法）筛号孔径（mm）留筛土质量（g）小于该孔径的土质量（g）小于该孔径的土质量百分数（%）底盘该砂土的颗粒级配情况为：。78实验四液限和塑限试验一、概述粘性土的状态随着含水量的变化而变化，当含水量不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土从流动状态转到可塑状态的界限含水量称为液限l；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水量称为塑限p。可用以计算塑性指数pI和液性指数lI，从而确定土的种类和软硬状态。二、试验方法及原理这里介绍液、塑限联合测定法。液、塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水量在双对数坐标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水量时的圆锥入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为10mm（或17mm）所对应的含水量即为液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水量即塑限。三、仪器设备①液塑限联合测定仪：圆锥仪、读数显示；②试样杯；③天平；④其他：烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、凡士林等。四、操作步骤（1）当采用天然含水量的土样时，应剔除大于0.5mm的颗粒，然后分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可视原含水量的大小而定。当采用风干土样时，取过0.5mm筛的代表性土样约200g，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别接近液限、塑限和二者中间状态的含水9量，调成均匀土膏，然后放入密封的保湿缸中，静置24小时。（2）将制备好的土膏用调土刀调拌均匀，密实地填入试样杯中，应使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平，随即将试样杯放在仪器底座上。（3）取圆锥仪，在锥尖上涂一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。（4）调节屏幕准线，使初读数为零。调节升降座，使圆锥仪锥尖接触试样面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即测读圆锥下沉深度。（5）取下试样杯，然后从杯中取10g以上的试样2个，测定含水量。（6）按（2）-（5）的步骤，测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水量。五、成果整理（1）计算含水量：%1000221mmmm＝式中—含水量（%），0m精确至0.1%；1m—称量盒加湿土质量（g）；2m—称量盒加干土质量（g）；0m—称量盒质量（g）。（2）在双对数坐标纸上绘制圆锥下沉深度h与含水量的关系线。（3）确定液限l、塑限p。（4）计算塑性指数pI和液性指数lI。六、试验记录10液塑限联合测定法试验记录表试样编号圆锥下沉深度(mm)盒号盒质量(g)盒加湿土质量(g)盒加干土质量(g)水质量(g)干土质量(g)含水量(%)平均含水量(%)塑限(%)液限(%)塑性指数为：；液性指数为：；该土样的类别是：，土样的软硬状态为：。11实验五直接剪切试验一、概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，简称直剪试验，是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力，测得试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和粘聚力c。二、仪器设备1、直剪仪。采用应变控制式直接剪切仪，如图所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。加压设备采用杠杆传动。2、测力计；3、环刀；4、其他：切土刀、钢丝锯、滤纸、凡士林等。三、操作步骤1.切取试样：按工程需要用环刀切取一组试样，至少四个。2.安装试样：对准上下盒，插入固定销钉。在下盒内放入一透水图7-1应变控制式直剪仪1—轮轴；2—底座；3—透水石；4—测微表；5—活塞；6—上盒；7—土样；8—测微表；9—量力环；10—下盒12石，上覆隔水蜡纸一张。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒，试样上放隔水蜡纸一张，再放上透水石，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。3.施加垂直压力：转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。顺次加上盖板、钢珠压力框架。每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上，可取四个垂直压力分别为100、200、300、400kPa。4．进行剪切：施加垂直压力后，立即拔出固定销钉，开动秒表，以每分钟4～6转的均匀速率旋转手轮（在教学中可采用每分钟6转）。使试样在3～5分钟内剪破。如测力计中的量表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已经被剪破。但一般宜剪至剪切变形达4mm。若量表指针再继续增加，则剪切变形应达6mm为止。手轮每转一圈，同时测记测力计量表读数，直到试样剪破为止。（注：手轮每转一圈推进下盒0.2毫米）。5．拆卸试样：剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、上盖板，取出试样。四、成果整理1、计算抗剪强度：CR式中R—量力环中测微表最大读数。精确至0.01mm。C—量力环校正系数，（N/mm2/0.01mm）。2、绘制~f曲线以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系线，该直线的倾角为土的内摩擦角，直线在纵坐标上的截距为土的粘聚力c。五、注意事项131．先安装试样，再装量表。安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里，试验前量表中的大指针调至零。2．加荷时，不要摇晃砝码；剪切时要拔出销钉。六、实验记录直接剪切试验记录垂直压力P（kPa）100200300400量力环最大变形R（0.01mm）量力环号数量力环系数C（Kpa/0.01mm）抗剪强度CR（Kpa）抗剪强度指标C=kpa，=°14试验六固结试验一、试验目的本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下，变形和压力或孔隙比和压力的关系，绘制压缩曲线，以便计算土的压缩系数a、压缩模量Es和固结系数Cv，估算渗透和控制建筑物沉降量。二、试验方法目前常用的压缩仪（也称固结仪），有磅称式和杠杆式两种，本试验用杠杆式压缩仪。三、仪器设备（1）压缩仪：压缩仪包括压缩容器及加压设备两部分，如图所示。（2）天平；（3）测微表；（4）其它：秒表、烘箱、切土刀、滤纸等。四、操作步骤（1）用环刀切取备好的试样，先将环刀内壁抹一薄层凡士林油以减少摩擦，切土时边修边压，尽量减少对土样的挑动，最后将上下两端